加工大型工件时精确定位方法的研究

针对大型工件加工时由于难找正引起的定位误差，采用最小二乘法，在三维空间中将实测数据点与CAD模糊理论数据点进行拟合，使其满足每个测量点到标准曲面的距离的平方和达到最小，从而计算出曲面在空间的真实位置，利用该方法可以有效的消除大型工件在加工时的定位误差，该方法已经在某磁悬浮列车轨道梁实际加工中得到应用，并取得了很好的效果。     

基于改进RANSAC算法的PCB板定位方法的研究

为了快速精确识别定位Mark点从而确定PCB板连片折板位置,提出一种基于改进RANSAC算法的边缘拟合算法。通过对目标模型的固有特性进行分析,定向筛选样本点,得到估计模型;采用分层抽样法抽取样本点进行残差分析;经过多次迭代后筛选出最符合的模型。对比分析了加权最小二乘法拟合、基于Zernike矩的边缘拟合和基于改进RANSAC算法的边缘拟合3种方法在效率和准确性方面的差异。实验证明:基于改进RANSAC算法的边缘拟合法较其他两种方法具有鲁棒性更好和稳定性更高的特点。     

基于最小二乘支持向量机的精密数控机床热误差建模与补偿研究

为了减小热误差对数控机床加工精度的影响,以自主研制的五轴精密数控机床为研究对象,得出定位误差与温度之间的变化规律。运用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立Y轴的热误差模型,并对LS-SVM模型进行参数寻优。根据LS-SVM模型计算出移动轴热平衡状态下定位误差的预测值与测量值对比曲线,通过分析发现LS-SVM热误差模型性能较好,其拟合偏差带宽较窄,均方差较小。依据LS-SVM模型进行定位误差补偿实验,误差降低了87. 3%。实验结果证明最小二乘支持向量机建模方法具有较高的预测精度、补偿精度。     

摆线轮齿廓逆向设计的仿真加工

为了缩短未知修形方式摆线轮加工周期,降低生产成本,提高加工效率,提出一种高阶分段拟合算法,使用该算法可以通过逆向工程的方式实现对未知修形方式摆线轮齿廓的重构。为了验证该算法的合理性,先对已知修形方式的RV320摆线轮齿廓点使用高阶分段拟合算法进行齿廓重构,之后通过VERICUT仿真加工出RV320摆线轮模型,并将仿真加工的RV320摆线轮模型与RV320摆线轮理论模型进行对比,最大加工误差约为0.016 86 mm。之后通过实验加工出RV320摆线轮并对其进行精度检测,检测结果显示通过高阶分段拟合算法加工出的摆线轮符合使用要求,进一步验证了该算法的合理性。由此可得,使用高阶分段拟合算法同样能够实现对未知修形方式摆线轮齿廓的重构,同时也为未知修形方式摆线轮的高精加工提供了一种方法。     

成形轨迹对数控渐进成形质量的影响

为了研究数控渐进成形过程中不同的成形轨迹对成形质量的影响,在给出下压点集中的等高线轨迹、下压点分散的等高线轨迹、等螺距螺旋线轨迹和不等螺距螺旋线轨迹这4种成形轨迹的生成方法的基础上,采用ANSYS/LS-DYNA软件,对基于这4种成形轨迹的数控渐进成形过程进行数值模拟,并根据数值模拟结果,对比分析了基于这4种成形轨迹的成形厚度、等效应变、单元位置偏移和轮廓尺寸精度。研究结果表明:下压点集中的等高线轨迹对应的数值模拟模型与理论模型在Z方向的平均偏差最小,下压点分散的等高线轨迹对应的数值模拟模型在XOZ截面处单元位置偏移幅度最小,不等螺距螺旋线轨迹对应的数值模拟模型表面质量最好,整体减薄幅度最小。     

基于改进MLS的铣齿刀具刃形曲线优化

为提高成形铣齿加工齿轮的齿廓形状精度，从刀具刃形曲线的设计角度入手，提出一种新的改进移动最小二乘法(MLS),以此来设计刀具的刃形曲线，并通过数值仿真和具体实验验证所提方法的正确性。首先，基于成形铣削加工机理，获取刀具理论廓形的数据点；其次，分别采用所提新方法和传统刀具刃形曲线设计方法对数据进行处理，利用MATLAB实现刀具刃形的拟合结果，并得到铣削齿廓余量偏差的整体水平；最后，以圆柱内齿轮加工为例进行实验验证，得到不同刀具加工齿轮之后的齿廓形状，并与理论模型进行对比。结果表明所提方法有效、可行，能够提高成形铣齿刀具刃形曲线的拟合精度，减少齿轮铣削加工之后的齿廓形状偏差。     

局部环境焊缝初始位置图像识别方法

焊缝初始位置的自动识别与定位是实现智能化焊接的关键步骤之一.介绍一种边缘线相交定位初始焊缝位置的方法.通过由粗到精的2步模板匹配方法提取出焊缝初始位置区域.然后对初始位置区域进行图像处理,得到焊缝边缘特征,结合焊缝物理尺寸和摄像机参数信息分离边缘像素点并组成3个像素点集合,最后对分离出的像素点集进行最小二乘法直线拟合....     

基于双目视觉的钻杆接头定位系统设计

文章针对某地质钻杆摩擦焊接工作站钻杆接头自动上下料需求,在不改变原有工件存料方式的基础上,设计基于双目视觉的钻杆接头定位系统。利用大恒MER-500系列摄像机采集图像信息,并将其上传到工控机进行图像预处理及边缘检测;然后采用最小二乘法拟合椭圆,确定工件圆心坐标位置,并对圆心点进行排序;最终将工件坐标信息传给ABB机器人,实现工件的视觉定位及抓取。结果表明,利用最小二乘法拟合椭圆能够满足工件定位精度的要求。该定位系统可为类似工件的机器视觉定位提供借鉴。     

基于图像处理的余量分配方案设计

针对钻床中的丝杠支撑座零件,提出了一种基于图像处理的余量分配方案计算方法,以加工余量的最小分布误差为优化目标,得到相应的中心孔位置与倾斜角度。首先,通过对粗糙毛坯件的相片进行图像处理,得到中心圆孔内轮廓点和零件外轮廓点数据,基于中心圆孔内轮廓点的离散数据以最大误差最小为目标用圆拟合确定圆心坐标;其次,根据加工工艺要求和工件余量数据,建立了求解加工轮廓面余量分配方案的数学模型,确定工件中心孔移动位置和倾角;最后,展示了一个基于此方法进行余量分配的算例。该算例的结果表明:该方法能很好地处理坯件轮廓上存在的铸造缺陷,有效地替代了传统工艺,促进了加工自动化的发展。     

基于机器视觉的工件装配快速定位方法实现

为解决机器视觉在生产加工装配中的定位问题,提出基于Vision Master和小步长天牛须算法的快速定位方法.采用最小二乘圆拟合对图像进行ROI区域提取;采用Sobel算子对待定位图像进行边缘处理,并对定位工件建立数学模型;为抑制图像复杂背景的干扰,通过傅里叶正反变换对图像进行滤波处理;通过小步长天牛须算法对模型进行求...     

数控加工中毛坯最佳适配算法的研究

提出了一种复杂曲面类毛坯与设计原型最佳适配的优化算法，通过毛坯预定位、精调整以及细微处理，使得毛坯与理论曲面尽可能吻合，从而达到改善加工余量分布的目的，并且减少了毛坯的堆焊量，大幅度提高了生产效率。     

细长轴双刀车削加工让刀量误差优化的研究与应用

通过建立细长轴对称式双刀车削模型,推导出刀具加工点理论让刀量公式。对细长轴双刀车削进行静力学仿真分析,得到刀具在加工点让刀量数据。考虑到刀具径向力与背吃刀量的关系,以及引起刀具让刀量误差的其他因素,在刀具加工点理论让刀量公式中引入修正系数k,对仿真曲线和预测理论曲线进行对比分析,确定修正系数k的大小。最后进行数控车削试验,结果表明:将优化后的理论让刀量公式作为补偿函数车削细长轴能显著提高其加工精度。     

自由曲面平头立铣刀五轴数控加工轨迹的计算方法

提出了一种在参数坐标系下自适应步长和行距的计算方法 ,该算法考虑了不同刀具接触点处的曲率差异 ,在满足加工精度和粗糙度的前提下 ,又能有效地提高加工效率。该算法适合加工汽车车身模具等曲率变化大的曲面。文中还给出了刀位计算公式。     

Analysis–synthesis of dimensional deviation of the machining feature for discrete-part manufacturing processes

Dimensional deviation analysis has been an active and important research topic in mechanical design, manufacturing processes, and manufacturing systems. This paper proposes a comprehensive dimensional deviation evaluation framework for discrete-part manufacturing processes (DMP). A generic, explicit, and transmission model is developed to describe the dimensional deviation accumulation of machining processes by means of kinematic analysis of relationships between fixture error, datum error, machine tool geometric error, fixturing force inducing error and the dimensional quality of the product. The developed modeling technology can deal with general fixture configurations. In addition, the local contact deformations of the workpiece–fixture system are determined by solving a nonlinear programming problem of minimizing the total complementary energy of the frictional workpiece–fixture subsystem in machining system. Moreover, the deviation of an arbitrary point on machining feature can be also evaluated based on a point deviation model with prediction dimension deviation from the transmission model. The dimensional error transmission within the machining process is quantitatively described in this model. A systematic procedure to construct the model is presented and validated. This model can be also applied to process design evaluation for complicated machining processes.     

锥台工件点云拟合算法研究

针对不完整锥面工件模型拟合问题背景，为了解决大量点云数据的标准几何模型拟合问题，提出一种基于遗传算法的锥面点云数据拟合算法：通过随机选取拟合模型采样点，用点云数据点-标准模型采样点的距离计算替代点云数据点-标准曲面模型的距离运算，提高计算效率同时保留点云细节特征；通过对点云数据建立Kd-tree索引提升标准模型采样点距离检测效率；通过遗传算法迭代搜索拟合模型参数，并通过变数据量、变拟合精度等方法改进遗传算法的搜索效率。经实验验证：采用该算法可有效提升部分锥面工件拟合的匹配精度，误差范围±0.5 mm,且对于大量点云数据的处理效果良好。     

Analytical modeling of spindle–tool dynamics on machine tools using Timoshenko beam model and receptance coupling for the prediction of tool point FRF

Regenerative chatter is a well-known machining problem that results in unstable cutting process, poor surface quality and reduced material removal rate. This undesired self-excited vibration problem is one of the main obstacles in utilizing the total capacity of a machine tool in production. In order to obtain a chatter-free process on a machining center, stability diagrams can be used. Numerically or analytically, constructing the stability lobe diagram for a certain spindle–holder–tool combination implies knowing the system dynamics at the tool tip; i.e., the point frequency response function (FRF) that relates the dynamic displacement and force at that point. This study presents an analytical method that uses Timoshenko beam theory for calculating the tool point FRF of a given combination by using the receptance coupling and structural modification methods. The objective of the study is two fold. Firstly, it is aimed to develop a reliable mathematical model to predict tool point FRF in a machining center so that chatter stability analysis can be done, and secondly to make use of this model in studying the effects of individual bearing and contact parameters on tool point FRF so that better approaches can be found in predicting contact parameters from experimental measurements. The model can also be used to study the effects of several spindle, holder and tool parameters on chatter stability. In this paper, the mathematical model, as well as the details of obtaining the system component (spindle, holder and tool) dynamics and coupling them to obtain the tool point FRF are given. The model suggested is verified by comparing the natural frequencies of an example spindle–holder–tool assembly obtained from the model with those obtained from a finite element software.     

弧面分度凸轮理论轮廓面的计算

提高凸轮的加工质量是目前弧面分度凸轮研究的一个重点。但无论是其静态几何量测量,还是加工误差分析,首先要解决的是凸轮理论轮廓面的计算。本文在对弧面分度凸轮轮廓面详尽分析的基础上,论述了弧面分度凸轮理论轮廓面的计算以及ＶｉｓｕａｌＣ＋＋５．０开发的面向凸轮加工精度分析的理论轮廓面计算软件包。该软件包可应用于凸轮ＣＡＤ、ＣＡＭ、ＣＡＱ等子系统。     

飞机蒙皮机加工过程中的自定位方法研究

为解决目前国内飞机蒙皮等自由曲面零件在机加工过程中无法精确定位的问题,在理论层面对其自定位方法进行了研究,即运用基于ICP(最近点迭代)算法的两级定位策略进行定位,达到精确求解定位矩阵的目的。该策略在粗定位时从工件CAD模型匹配至初始点云数据,精定位时从粗定位点云数据匹配至工件CAD模型。提出了一种精定位采点策略,有效地解决了ICP算法的匹配集合包含问题;建立了匹配算法的优化目标函数,并应用切平面法进行求解,通过仿真模拟验证了该定位策略和迭代算法的精度和可靠性。该方法可以指导蒙皮件在机加工中实现工件自定位。     

球头立铣刀端刃间隙磨削轨迹的算法

端刃尖点是球头立铣刀后刀面轮廓超出回转轮廓的部分,会造成切削干涉。为了有效地去除端刃尖点,文章提出一种端刃间隙磨削工艺,并设计了参数化的端刃间隙磨削轨迹算法。该算法以球头刃线中心点处切线方向为基准,在磨削坐标系下定义了砂轮磨削姿态模型和相关工艺参数,并通过矩阵变换得到工件坐标系下的砂轮磨削姿态矢量及运动轨迹坐标。通过仿真和实际加工对计算结果进行验证,证明了算法的正确性及该工艺在去除端刃尖点和减少磨削余量的有效性。     

磁流变抛光光学表面加工面形控制技术研究

磁流变抛光是一种新型超精密光学表面加工方法。由于其抛光过程可控,磁流变抛光过程可以有效去除表面及亚表面破坏层,提高表面质量,修正元器件表面面形误差。抛光过程容易实现计算机数控,通过数控过程的合理设计,磁流变抛光过程可以有效地对球面及非球表面进行抛光加工。研究了实现面形修正的驻留时间算法,并对光学球面器件进行了试验加工,抛光后其表面面形误差2点峰谷值从0.17μm降低到0.07μm。